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Modenesi – Características Econômicas - 1 Trabalho Prático No: …………………. Características Econômicas dos Eletrodos Revestidos 1. Objetivos: • Estudar parâmetros econômicos da soldagem com eletrodos revestidos. • Adquirir habilidade prática na determinação destes parâmetros. • Estudar a influência do tipo de eletrodo e dos parâmetros de soldagem nestes parâmetros. 2. Revisão Teórica: Cada eletrodo revestido possui um conjunto de características que determinam a sua maior ou menor aplicabilidade em um dado serviço. Estas características dependem de inúmeras variáveis e cobrem aspectos tecnológicos, operacionais e econômicos, entre outros. Algumas características econômicas importantes são: o preço do eletrodo (no Brasil, geralmente por peso), a sua taxa de fusão ("consumo"), a sua taxa de deposição (“produção”) e o seu rendimento de deposição. Em soldagem a arco, o eletrodo é fundido pelo calor do arco e pelo calor gerado por efeito Joule devido a passagem da corrente elétrica no eletrodo. Em muitos casos, a produtividade do processo está diretamente relacionada com a velocidade com que o eletrodo se funde e o metal de adição é depositado na junta. Define-se a taxa de fusão como o comprimento (ou, alternativamente, a massa da alma do eletrodo) que é fundido por unidade de tempo: T P t kg hf f = [ / ] onde Pf é a massa de alma do eletrodo que foi fundida no tempo de soldagem (t). A taxa de fusão depende da composição da alma de eletrodo, da espessura e composição do revestimento, do tipo e intensidade da corrente de soldagem, etc. Em particular Tf varia continuamente durante a fusão do eletrodo devido ao progressivo aquecimento deste durante a soldagem (por efeito Joule). Consequentemente, utiliza-se, na prática, um valor médio de Tf, medido em um intervalo de tempo suficientemente longo. Contudo, nem todo o metal fundido na ponta do eletrodo é transferido para a poça de fusão. Uma parte é perdida na forma de respingos ou evaporada e oxidada. Assim, para caracterizar melhor o processo de enchimento da junta, define-se a taxa de deposição como: T P t kg hd d = [ / ] onde Pd é a massa de metal depositada na junta durante o tempo t. Para um dado tipo de eletrodo, tanto Tf como Td dependem fortemente da corrente de soldagem. Assim, os valores medidos destes parâmetros devem ser relacionados a um valor Modenesi – Características Econômicas - 2 específico da corrente de soldagem. Alternativamente, taxas específicas de fusão e de deposição podem ser definidas como: ( ) ( ) [ / . ]T T I ou T T I kg h Af e f d e d = = onde (Tf)e é a taxa específica de fusão, (Td)e é a taxa específica de deposição, e I é a corrente de soldagem. O rendimento de deposição é definido como a relação (em porcentagem) entre as taxas de deposição e de fusão: η = T T xd f 100 [%] Se o eletrodo não possuir adições metálicas em seu revestimento, este parâmetro indica a proporção da alma que foi utilizada na formação da solda. Caso contrário, por exemplo no caso de eletrodos com adições de pó de ferro no revestimento, η pode ter valores superiores a 100%, pois Tf não incorpora a contribuição do revestimento para a formação da solda. Como, no Brasil, os eletrodos são geralmente vendidos por peso, outro parâmetro importante é o rendimento prático de deposição o qual é definido pela relação entre o peso (massa) de metal depositado e o peso (massa) total do eletrodo: η p d e P P x= 100 [%] onde Pe é o peso total do eletrodo. Na prática, a maioria dos eletrodos revestidos para a soldagem de aços ao carbono e aços de baixa liga, na posição plana, apresentam valores de (Td)e entre 8 e 18 g/hA, η entre 70 e 200% e ηp entre cerca de 50 e 75%. 3. Procedimento: • Inicialmente, os alunos e o instrutor discutem os objetivos, a parte teórica e a metodologia do trabalho prático. • As placas de teste e os eletrodos são pesados com precisão de, pelo menos, 0,5g. Os resultados são colocados na tabela I. • Os comprimentos dos eletrodos são medidos com uma regua (precisão de 0,5mm) enquanto que os seus diâmetros e as espessuras dos revestimentos são medidos com um paquímetro (precisão de, pelo menos, 0,1mm). Os resultados são colocados na tabela I. • Para cada eletrodo, um cordão é depositado sobre a placa de teste. Durante a deposição, os valores de corrente e tensão de soldagem são medidos. O tempo de soldagem deve ser obtido com um cronômetro. Todos os resultados são colocados na tabela I. Modenesi – Características Econômicas - 3 • Após a soldagem, os corpos de prova são resfriados em água e a camada de escória e os respingos são removidos. Os corpos de prova, limpos e secos, são pesados e os resultados são colocados na tabela I. • Com base na tabela I, as quantidades de metal fundido e depositado, as taxas de fusão e de deposição e os rendimentos de deposição podem ser calculados. A influência do tipo de eletrodo e dos parâmetros de soldagem nos parâmetros econômicos pode ser analisada com base nos testes realizados. Observações: • A massa de metal depositado é calculada como: ][12 gPPPd −= onde P1 é a massa da placa de teste antes da deposição e P2 é a sua massa após a deposição. • A massa demmetal fundido é calculada a partir do comprimento fundido do eletrodo como: ( ) ][10 4 3 21 2 gllx d Pf − ⋅−= ρπ onde d é o diâmetro da alma do eletrodo (mm), l1 é o seu comprimento inicial (mm), l2 é o seu comprimento final e ρ é a densidade do aço (cerca de 7,86g/cm3). • Recomenda-se a realização de testes com eletrodos de mais de uma classe e, com diferentes parâmetros de soldagem (principalmente corrente de soldagem e diâmetro do eletrodo). Modenesi – Características Econômicas - 4 4. Resultados: Tabela 1: CARACTERÍSTICAS DO ELETRODO MASSA DO ELETRODO (g) COMPRIMENTO DO MASSA No Fabricante Tipo Diâmetro Antes Depois Massa ELETRODO (mm) FUNDIDA e marca (mm) fundida Antes Depois (g) Tabela 1: MASSA DE Posição Corrente de Tensão de Tempo de No MASSA DA PLACA DE TESTE (g) METAL DEPOSI- de Soldagem Soldagem Soldagem Antes Depois TADO (g) Soldagem (A) (V) (s) Tabela 1: No TAXA (kg/h) TAXA ESPECÍFICA (kg/hA) RENDIMENTO (%) de Fusão de Deposição de Fusão de Deposição de Deposição Prático
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